【知识梳理】高中生物(人教版2019)必修1 第4章《细胞的物质输入和输出》知识梳理
展开第4章 细胞的物质输入和输出知识梳理
构建单元知识网络
一、被动运输
（一）水进出细胞的原理
1．渗透作用
概念 | 指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散 |
发生的条件 | |
方向 | 水分子从水相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透 |
2.动物细胞的吸水和失水
(1)原理
①动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。
②水是通过渗透作用进出动物细胞的。
(2)外界溶液浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化(连线)
3．植物细胞的吸水和失水
(1)原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。
(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。
(3)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
(二)探究植物细胞的吸水和失水
1．实验流程
2．实验结论
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
3．质壁分离发生的原因
(三)被动运输
1．概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2．类型
方式 | 自由扩散(简单扩散) | 协助扩散(易化扩散) |
特点 | 物质通过简单的扩散作用进出细胞 | 借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散 |
实例 | O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 | 葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞 |
3.转运蛋白的种类
种类 | 转运对象 | 特点 |
载体蛋白 | 与自身结合部位相适应的分子或离子 | 每次转运时都会发生自身构象的改变 |
通道蛋白 | 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子 | 转运分子不需要与通道蛋白结合 |
4．影响被动运输的因素
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。
二、主动运输与胞吞、胞吐
(一)主动运输
运输方向 | 逆浓度梯度，一般情况下物质分子从低浓度一侧运输到高浓度一侧 |
基本条件 | (1)需细胞膜上相应载体蛋白的协助。一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量 |
生理意义 | 通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要 |
(二)胞吞与胞吐
运输的物质 | 大分子物质或颗粒性物质 | |
过程 | 胞吞 | 大分子→与膜上的蛋白质结合→细胞膜内陷形成小囊→小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡→进入细胞内部 |
胞吐 | 大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中→囊泡移动到细胞膜处→与细胞膜融合→大分子排出细胞 | |
特点 | 不需要载体，需要消耗能量 | |
2．物质出入细胞方式的比较
运输方式 | 运输方向 | 是否需要转运蛋白 | 是否消耗能量 | 图示 | 举例 | |
被 动 运 输 | 自由扩散 | 顺浓度梯度 | 不需要 | 不消耗 | 小部分水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞 | |
协助扩散 | 顺浓度梯度 | 道蛋白 | 不消耗 | 人的红细胞吸收葡萄糖，肾小管细胞吸收水 | ||
主动运输 | 逆浓度梯度 | 需要载体蛋白 | 消耗 | 小肠上皮细胞吸收氨基酸等 | ||
胞吞 | 细胞外 ↓ 细胞内 | 不需要 | 消耗 | 变形虫摄取食物 | ||
胞吐 | 细胞内 ↓ 细胞外 | 不需要 | 消耗 | 分泌蛋白的分泌 | ||
(三)物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系
1．协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
2．胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。
（四）物质跨膜运输速率的曲线分析
1.图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。图2中P点之后运输速率不变的原因是膜上转运蛋白的数量有限。
2.图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
3．若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。
